環(huán)境生物技術大氣污染的生物修復司

1、環(huán)境生物技術大氣污染的生物修復司第1頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四（1）改善能源結構，積極開發(fā)新能源和可再生能源，如太陽能、風能、生物質能、海洋能、小水電及地熱能等。（2）提高能源的利用率，對燃料進行預處理，推廣清潔煤技術。圖4.8 燃煤蒸汽電廠的大氣污染控制系統(tǒng)（3）實行清潔生產，推廣循環(huán)經(jīng)濟。包括改革生產工藝，優(yōu)先采用無污染或少污染的工藝路線、原料路線和設備；加強企業(yè)管理開展綜合利用，企業(yè)內部或各企業(yè)間相互利用原材料和廢棄物實現(xiàn)廢物資源化、產品化，減少污染物的排放。（4）對煙氣進行凈化處理。 2第2頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四燃煤蒸汽電

2、廠的大氣污染控制系統(tǒng) 3第3頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四大氣污染已是一種非常廣泛的污染，遍布我們生活的各個角落，大氣污染物按其存在狀態(tài)分為顆粒污染物和氣態(tài)污染物，對于這些污染物我們采用何種處理技術和方法進行處理？其原理如何？4第4頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四工業(yè)廢氣污染的生物治理技術第5頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四廢氣主要來源燃料燃燒 工業(yè)生產活動，例如化工、冶金、生物制品、屠宰、污水處理及垃圾處理等工廠所產生的廢氣。農業(yè)生產活動交通污染源 第6頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四廢氣的處理

3、 廢氣處理是環(huán)境污染控制的一個重要方面。廢氣處理方法：理化法：目前主要采用的方法，如掩蔽、吸附、燃燒、氧化等。工藝或設備較復雜，運行費用較高；用于處理某些惡臭廢氣時，效果不甚理想。生物法：具有處理效率較高、適應性較廣、工藝較簡單以及費用較省等優(yōu)點。第7頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四廢氣的微生物處理于1957年在美國獲得專利，但到1970年代才開始引起重視，直到1980年代才在德國、日本、荷蘭等國家有相當數(shù)量工業(yè)規(guī)模的各類生物凈化裝置投入運行。廢氣生物反應器處理對許多一般性的空氣污染物的去除率可達到90以上。 第8頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四

4、一、廢氣生物處理的特點適應范圍廣揮發(fā)性有機化合物 (volatile organic compounds，VOCs)以及其它有毒或有臭味的氣體，如NH3和H2S等。化工、制藥、電鍍、噴漆、印刷等行業(yè)產生的有害污染物(hazardous air pollutants，HAPs)以及廢水處理廠、堆肥廠、垃圾填埋廠產生惡臭(odor)等。 第9頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四去除效率高 一般的空氣污染物去除效率超過90。投資少，運行費用低 不需要投入額外的化學品;化學法則需加催化劑和氧化劑等，如次氯酸鹽、過氧化氫、二氧化氯等。第10頁，共63頁，2022年，5月20日，16點

5、7分，星期四4、污染少 生物處理的產物是生物量，很容易處理。5、耗能低生物反應在常溫常壓下進行，能量來自微生物利用VOCs成分本身產生的能量。第11頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四水溶性強 主要有無機物如H2S和NH3等、醇類、醛類、酮類以及簡單芳烴(如BTEX)等有機物。適宜處理的污染氣體應具有的特點：第12頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四易降解 分子被吸附在生物膜上必需被降解，否則將導致污染物濃度增高，毒害生物膜或影響傳質，降低生物濾器效率，或使處理完全失敗。 第13頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四 二、生物法處理廢氣

6、的機理有機廢氣生物凈化是利用微生物以廢氣中的有機組分作為其生命活動的能源或其他養(yǎng)分，經(jīng)代謝降解，轉化為簡單的無機物(C02、水等)及細胞組成物質。與廢水生物處理過程最大區(qū)別在于：廢氣中的有機物質首先要經(jīng)歷由氣相轉移到液相(或固體表面液膜)中的傳質過程，然后由液相(或固體表面液膜)被微生物吸附降解。第14頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四第15頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四第16頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四第17頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四生物反應器處理廢氣一般經(jīng)歷以下三個階段： 溶解過程 廢

7、氣與水或固相表面的水膜接觸，污染物溶于水中成為液相中的分子或離子，完成由氣膜擴散進入液膜的過程。第18頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四吸附過程有機污染物組分溶解于液膜后，在濃度差的推動下進一步擴散到生物膜，被微生物吸附、吸收，污染物從水中轉入微生物體內。作為吸收劑的水被再生復原，繼而再用以溶解新的廢氣成分。第19頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四生物降解過程進入微生物細胞的污染物作為微生物生命活動的能源或養(yǎng)分被分解和利用，從而使污染物得以去除。烴類和其它有機物成分被氧化分解為CO2和H2O，含硫還原性成分被氧化為S、SO42-，含氮成分被氧化分解成

8、NH3，NO2-和NO3-等。 第20頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四 三、廢氣生物處理的基本形式根據(jù)介質性質不同，分為：生物洗滌(bioscrubbing)生物洗滌器(bioscrubber)內是液態(tài)介質。 生物過濾 (biofiltration)生物過濾采用是固態(tài)介質生物濾池(biofilters)生物滴濾池(biotrickling filters)第21頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四1微生物吸收工藝（微生物洗滌）生物洗滌裝置一般由洗滌器和生物反應器兩部分組成，吸收器和生物反應器分開設置。吸收主要是物理溶解過程，采用的吸收設備有噴淋塔、篩

9、板塔、鼓泡塔等，吸收過程進行很快，水在吸收設備中的停留時間僅約幾秒鐘；第22頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四生物反應的凈化過程較慢，吸收了揮發(fā)性氣體的廢水在反應器中一般需要停留十幾小時。生物反應器中可進行好氧處理，活性污泥法和生物膜法。 第23頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四第24頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四第25頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四第26頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四第27頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四生物懸浮液(循環(huán)液)自吸收塔

10、頂部噴淋而下使廢氣中的污染物和氧轉入液相(水相)。吸收了廢氣中有機組分的生物懸浮液進入再生反應器(活性污泥池)中，通入空氣充氧再生。被吸收的有機物通過微生物的氧化作用最終被再生池中活性污泥懸液除去。一般,當活性污泥濃度控制在5000-10000mg/L,氣速小于200m/h，去除較理想第28頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四生物洗滌裝置 第29頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四2生物滴濾池在生物滴濾池內充滿了惰性填料, 微生物在填料表面附著生長并形成生物膜。生物膜中微生物以有機廢氣為碳源和能源, 以在循環(huán)液中的營養(yǎng)物質為氮源, 進行生命活動。一部分有

11、機廢氣通過微生物的分解代謝被轉化為無害的水和二氧化碳,并為微生物提供能量; 另一部分有機污染物通過合成代謝被轉化為微生物自身的生命物質。 第30頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四第31頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四第32頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四廢氣經(jīng)過預處理室去除顆粒物和增濕后進入濾床底部。濾料使用惰性材料，如陶瓷、塑料或碎石。第33頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四生物滴濾池具有以下特點：內裝有惰性填料,它只起生物載體作用，其孔隙率高、阻力小、使用壽命長,不需頻繁更換；設有循環(huán)液裝置，可調節(jié)

12、濕度和pH值，供給營養(yǎng)和微量元素，生物相靜止而液相流動，因而填料上可生存世代周期長、降解特殊氣體的菌群，可承受比生物過濾器更大的處理負荷，且抗沖擊負荷能力強,填料不易堵塞、壓降?。?污染物的吸收和生物降解在同一反應器內進行，設備簡單，操作條件可靈活控制。安裝有溫度控制裝置，當內部氣體溫度顯示下降至微生物的正常生長溫度時，控制系統(tǒng)發(fā)信號給熱風機，使其工作以提高池內的溫度。當氣體低于20OC時，熱風機開始運轉，直至溫度達到微生物適宜溫度為止，一般為25OC左右。第34頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四3生物濾池（微生物過濾工藝）生物濾池內的固態(tài)介質是一些有生物活性的天然材料，

13、常用的固體顆粒有土壤和堆肥，這些材料為微生物的附著和生長提供表面，微生物可以吸收廢氣中的污染物將其轉化為無害物質。第35頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四具有一定溫度的有機廢氣進人生物濾池，通過約0.51m厚的生物活性填料層，有機物從氣相轉移到生物層，進而被氧化分解。生物濾池的填料層是具有吸附件的濾料(如土壤、堆肥、活性炭等)。生物濾池因其較好的通氣性和適度的通水和持水性，以及豐富的微生物群落，能有效地去除烷烴類化合物，如丙烷、異丁烷酯類及乙醇等生物易降解物質的效果更佳。第36頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四第37頁，共63頁，2022年，5月20

14、日，16點7分，星期四土壤濾池堆肥濾池微生物過濾箱第38頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四第39頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四第40頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四第41頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四影響生物濾池性能的因素1、填料選擇堆肥 原料常用污水處理廠污泥、有機垃圾和畜糞以及植物凋落物。須篩選，濾層要均勻、疏松，空隙率40，濾料須保持濕潤，濾層含水量不低于40，但不能有積水。濾層保持適當?shù)臏囟?。土?腐殖土為好，其它土質需要改良，有效厚度不應小于50cm，土壤水分4070，草炭 其通氣性能良

15、好，適于微生物生長，除臭效果比用土壤好。第42頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四影響生物濾池性能的因素2、填料濕度微生物生命活動的必要成分；吸收廢氣的溶劑。采用土壤或堆肥等固態(tài)處理系統(tǒng)時，適宜的水分含量可保證氧與水分的供給。4060為適宜的含水量。通常預處理需要加濕，防止濾料變干。第43頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四影響生物濾池性能的因素3溫 度廢氣生物處理多用中溫條件(2535)，少用高溫。土壤或堆肥處理廢氣時通常采用自然溫度，如果微生物分解基質放熱造成溫度過高則需采取降溫措施。第44頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四影響

16、生物濾池性能的因素4氧氣廢氣處理多用異養(yǎng)型好氧微生物；氧的供給量與供給方式對處理效率的影響很大，微生物數(shù)量、基質濃度和溫度等因素也會影響供氧。少數(shù)厭氧條件，例如著色菌處理硫化氫，則需控制無氧條件，以氨氣取代反應系統(tǒng)的氧氣。 第45頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四影響生物濾池性能的因素5、酸堿度以中性或微堿性（7-8）為宜。廢氣生物處理中的細菌多數(shù)適應于中性至微堿性環(huán)境，只有少數(shù)種類對酸堿度要求比較特殊，例如氧化硫硫桿菌最適pH為2.62.8，最低為pH1.0，最高為pH4.06.0。 第46頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四第47頁，共63頁，20

17、22年，5月20日，16點7分，星期四針對有機堆肥臭氣去除的生物濾池第48頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四四 廢氣生物處理技術的現(xiàn)狀和展望有機廢氣生物處理是一項新的技術，由于生物反應器涉及到氣、液、固相傳質及生化降解過程，影響因素多而復雜，有關的理論研究及實際應用還不夠深入、廣泛，需要進一步探討和研究。廢氣動態(tài)負荷的研究反應動力學模式的研究填料特性的研究設備的研究開發(fā)微生物菌種的改造應用范圍的進一步拓展第49頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四1反應動力學模式研究 通過反應機理的研究，提出決定反應速度的內在依據(jù)，以便有效地控制和調節(jié)反應速度，最終提高

18、污染物的凈化效率。這主要是由于生物濾他中存在相對較穩(wěn)定的液膜、而生物吸收法和生物滴濾池小由于循環(huán)液的流動性，無法產生類似的穩(wěn)定液膜。第50頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四2填料特性研究 對于生物濾池和生物滴濾池來說，深入研究填料的一些特性是非常必要的。填料的比表面積、孔隙率與單位體積填充量不僅與生物量有關，還直接影響著整個填充床的壓降及填充床是否易堵塞等。更重要的一點是，氣態(tài)污染物降解要經(jīng)歷一個氣相到液因相傳質過程，污染物在兩相中的分配系數(shù)是整個裝置可行性的一個決定因素。有資料表明，填料對分配系數(shù)有較大的影響，Hodge等用生物濾池處理乙醇蒸氣時發(fā)現(xiàn)，顆?；钚蕴孔魈盍蠒r

19、乙醇的分配系數(shù)是以堆肥作填科時的2一3倍。第51頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四3動態(tài)負荷研究 目前，絕大多數(shù)研究報道中采用的是單一組分(或幾個簡單組分組合)氣體作為實驗對象，氣體負荷的變化也是有順序的、平穩(wěn)的，氣速也是很“溫柔”的。而對于非常態(tài)負荷氣流、多組分復雜混合氣的研究較少，事實上，這種動態(tài)負荷的研究是非常有實際意義的，特別是可以解決一系列實際運用中遇到的問題。第52頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四 五、處理廢氣的微生物多為混合微生物，因為：含有多種成分的混合廢氣，需要多種微生物分別降解；有的成分需要幾種微生物的相繼作用才能分解轉化為無害

20、物質， eg. 氨態(tài)氮先經(jīng)硝化細菌再經(jīng)反硝化作用細菌才能成為分子態(tài)氮；第53頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四一些難降解的成分要由幾種微生物聯(lián)合作用才能被完全降解； eg. 鹵代有機化合物先經(jīng)厭氧微生物還原脫鹵，再被好氧微生物徹底分解；工藝需要，盡管廢氣成分能夠被單一微生物分解，但還需利用其它微生物， eg.在硫化氫氧化中，為了使自養(yǎng)型脫氮硫桿菌(Thiobacillus denitrificans)(專用無機N)凝絮持留于反應器內，需與活性污泥中的異養(yǎng)型微生物起共培養(yǎng)。 第54頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四 降解鄰苯二酚；合成氰化物水合酶，聯(lián)合

21、氰化物水解酶來降解氰化物。紫紅紅球菌(Rhodococcus rhodochrous)第55頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四Rhodococcus rhodochrous CF 222紫紅紅球菌(Rhodococcus rhodochrous)第56頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四第二節(jié) 惡臭的原位處理一、惡臭污染物和污染源 惡臭污染物(odor pollutants)指一切刺激嗅覺器官引起人們不愉快及損害生化環(huán)境的氣體物質。第57頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四畜禽場是重要的污染源ONeil和Phillips從養(yǎng)豬場中分離鑒定到160種化合物，主要成分有氨、胺、含硫化合物、揮發(fā)性脂肪酸、吲哚類、糞臭類、酚類、醇類和羰基類化合物。 第二節(jié) 惡臭的原位處理第58頁，共63頁，2022年，5月20日，16點7分，星期四我國規(guī)定的